[發(fā)明專利]用于半導(dǎo)體器件的表面耐壓區(qū)、半導(dǎo)體器件和電容器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210006353.3
• 申請(qǐng)日: 2012-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN103208516A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳星弼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/40
• 分類號(hào): H01L29/40;H01L29/417;H01L29/78;H01L29/861;H01L29/94
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 孫寶海

1.一種用于半導(dǎo)體器件的表面耐壓區(qū)，所述半導(dǎo)體器件含有第一種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底及一個(gè)與襯底相接觸的最大電位區(qū)，所述最大電位區(qū)為重?fù)诫s的第二種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)或金屬區(qū)，還有一個(gè)與襯底相聯(lián)接的最小電位區(qū)，所述最小電位區(qū)為重?fù)诫s的第一種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)或金屬區(qū)；

所述表面耐壓區(qū)位于襯底的頂部從所述最大電位區(qū)到所述最小電位區(qū)的區(qū)域，其特征在于：

所述表面耐壓區(qū)至少包含一段覆蓋在半導(dǎo)體表面的含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜，所述含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜有一個(gè)比導(dǎo)電顆粒尺寸大的范圍內(nèi)的平均介電系數(shù)，稱為宏觀介電系數(shù)；

當(dāng)所述表面耐壓區(qū)在所述最大電位區(qū)與所述最小電位區(qū)間加有接近反向擊穿電壓時(shí)，所述表面耐壓區(qū)各處對(duì)襯底發(fā)出凈的第一種符號(hào)的電位移線，此電位移線的平均電位移約從qN_BW_pp逐漸地或階梯式地下降，這里q代表電子電荷，N_B代表襯底的雜質(zhì)濃度，W_pp代表由該襯底形成的單邊突變平行平面結(jié)在其擊穿電壓下的耗盡層厚度，電位移系指在一段表面橫向尺寸遠(yuǎn)小于W_pp而又大于該處表面耐壓區(qū)厚度的面積內(nèi)有效的總電位移通量數(shù)除以該面積所得之值；該處表面耐壓區(qū)的厚度指該處含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜的厚度加該處的對(duì)襯底有不同摻雜的表面薄層的厚度；

所述的凈的第一種符號(hào)的電位移線的符號(hào)是指此種電位移線和第二種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體的電離雜質(zhì)產(chǎn)生的電位移線的符號(hào)一致；

所述的凈的第一種符號(hào)的平均電位移是指第一種符號(hào)的平均電位移減去與第一種符號(hào)相反的、第二種符號(hào)的平均電位移之值；

所述表面耐壓區(qū)在所述凈的第一種符號(hào)的平均電位移作用下，沿表面橫向的電場(chǎng)之值從最大電位區(qū)到最小電位區(qū)，從零逐漸地或階梯式地增加；

所述含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜所引起的電位移是指在表面一小段距離處，在離所述最大電位區(qū)最近的一邊的沿表面橫向的電場(chǎng)乘以此邊上的方塊電容減去離所述最大電位區(qū)最遠(yuǎn)的一邊的沿表面橫向的電場(chǎng)乘以此邊上的方塊電容所得之值；

所述的方塊電容是指含導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜中平行于表面的電位移分量被該處平行于表面的電場(chǎng)分量所除所得之量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的表面耐壓區(qū)，其中所述覆蓋在半導(dǎo)體表面的含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜還有一段或多段在其頂部有導(dǎo)體，該導(dǎo)體是浮空的，在此情況下，所述的含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜引起的電位移是指頂部有導(dǎo)體的含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜所引起的電位移，所述的頂部有導(dǎo)體的含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜所引起的電位移是指在該處膜的頂部的電位減半導(dǎo)體表面的電位所得之值乘以該含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜的比電容，所述的比電容是指該含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜的頂部與其下面的半導(dǎo)體表面之間的電位差除由此電位差引起的電位移所得之值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的表面耐壓區(qū)，其中所述覆蓋在半導(dǎo)體表面的含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜還有一段或多段在其頂部有導(dǎo)體，該導(dǎo)體是連接到所述表面耐壓區(qū)外部的一個(gè)電位端，在此情況下，所述的含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜引起的電位移是指頂部有導(dǎo)體的含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜所引起的電位移，所述的頂部有導(dǎo)體的含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜所引起的電位移是指在該處膜的頂部的電位減半導(dǎo)體表面的電位所得之值乘以該含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜的比電容，所述的比電容是指該含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜的頂部與其下面的半導(dǎo)體表面之間的電位差除由此電位差引起的電位移所得之值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的表面耐壓區(qū)，其中所述表面耐壓區(qū)還包含一段或多段凈摻雜為第二種導(dǎo)電類型或第一種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體表面薄層，該表面薄層的雜質(zhì)濃度及/或類型與襯底不一致，在此情況下，所述的平均電位移包括表面耐壓區(qū)中凈摻雜為第二種導(dǎo)電類型或第一種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體表面薄層的電離雜質(zhì)電荷所產(chǎn)生的電位移，也包括由含有導(dǎo)電顆粒的絕緣體膜引起的電位移。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的表面耐壓區(qū)，其中所述的第一種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底是p型半導(dǎo)體，第二種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體是n型半導(dǎo)體，第一種符號(hào)的電位移線的符號(hào)與正電荷產(chǎn)生的電位移線符號(hào)一致，所述最大電位區(qū)具有最高電位，所述最小電位區(qū)具有最低電位，所述表面耐壓區(qū)處處對(duì)襯底發(fā)出正的電位移通量。